JP2013079972A - 角速度検出装置用回路、角速度検出装置及び故障判定システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】駆動信号に基づいて励振振動する振動子10に接続され、角速度を検出する角速度検出回路5であって、振動子10から、コリオリの力に基づく角速度成分と、励振振動に基づく自己振動成分とを含む検出信号が入力され、検出信号から自己振動成分を抽出する自己振動成分抽出手段331と、自己振動成分抽出手段331の出力信号を積分する積分手段336を含む直流変換手段332と、直流変換手段332の出力信号にオフセット値を加えるオフセット加算手段342とを含む。
【選択図】 図1
Description
この角速度検出装置用回路において、前記オフセット値を記憶する記憶手段を含み、前記オフセット加算手段は、前記直流変換手段の出力信号に、前記記憶手段に記憶された前記オフセット値を加えることを特徴としてもよい。
この角速度検出装置用回路において、前記直流変換手段の出力信号の温度による変動を補正する温度特性補正手段を含むことを特徴としてもよい。
この角速度検出装置用回路において、前記振動子は、検出用基部から延出している連結腕と、前記連結腕に配置された駆動用基部から前記連結腕の延出方向と交差する方向に延出している駆動振動片と、前記検出用基部から前記連結腕の延出方向と交差する方向に延出している検出振動片と、を含むことを特徴としてもよい。
本発明に係る角速度検出装置用回路は、振動子から、角速度大きさに応じた第1成分と、励振振動に基づく第2成分と、を含む信号が入力され、前記信号から前記第2成分を抽出する自己振動成分抽出手段と、前記自己振動成分抽出手段の出力信号に、オフセット値を加えるオフセット加算手段と、を含むことを特徴とする角速度検出装置用回路である。
この角速度検出装置用回路において、前記自己振動成分抽出手段は、被同期検波信号が一方と他方に分岐されており、一方の被同期検波信号を反転して反転信号を出力する反転手段と、他方の被同期検波信号と前記反転信号とを交互に選択して出力するスイッチと、を有し、前記オフセット値は、前記他方の被同期検波信号と前記反転信号の一方に加算されることを特徴としてもよい。
この角速度検出装置用回路において、前記自己振動成分抽出手段の出力信号の温度によ
る変動を補正する温度特性補正手段を含むことを特徴としてもよい。
この角速度検出装置用回路において、前記振動子は、検出用基部から延出している連結腕と、前記連結腕に配置された駆動用基部から前記連結腕の延出方向と交差する方向に延出している駆動振動片と、前記検出用基部から前記連結腕の延出方向と交差する方向に延出している検出振動片と、を含むことを特徴としてもよい。
この角速度検出装置用回路において、前記オフセット加算手段の出力信号を監視し判定する判定手段を含むことを特徴としてもよい。
本発明に係る角速度検出装置は、角速度の大きさに応じた第1成分と、励振振動に基づく第2成分と、を含む信号を発生させる振動子と、前記信号が入力され、前記信号から前記第2成分を抽出する自己振動成分抽出手段と、前記自己振動成分抽出手段の出力信号を積分する積分手段を含む直流変換手段と、前記直流変換手段の出力信号に、オフセット値を加えるオフセット加算手段と、前記オフセット加算手段又は前記直流変換手段の出力信号を監視し判定する判定手段と、を含むことを特徴とする角速度検出装置である。
この角速度検出装置において、前記オフセット値を記憶する記憶手段を含み、前記オフセット加算手段は、前記記憶手段に記憶された前記オフセット値を前記直流変換手段の出力信号に加えることを特徴としてもよい。
この角速度検出装置において、前記直流変換手段の出力信号の温度による変動を補正する温度特性補正手段を含むことを特徴としてもよい。
この角速度検出装置において、前記振動子は、検出用基部から延出している連結腕と、前記連結腕に配置された駆動用基部から前記連結腕の延出方向と交差する方向に延出している駆動振動片と、前記検出用基部から前記連結腕の延出方向と交差する方向に延出している検出振動片と、を含むことを特徴としてもよい。
本発明に係る故障判定システムは、上述の角速度検出装置と、前記角速度検出装置の出力信号が入力され、前記角速度検出装置の出力信号を監視する外部故障判定手段と、を含むことを特徴とする故障判定システムである。
本発明に係る角速度検出装置は、角速度の大きさに応じた第1成分と、励振振動に基づく第2成分と、を含む信号を発生させる振動子と、前記信号が入力され、前記信号から前記第2成分を抽出する自己振動成分抽出手段と、前記自己振動成分抽出手段の出力信号に、オフセット値を加えるオフセット加算手段と、を含むことを特徴とする角速度検出装置である。
この角速度検出装置において、前記自己振動成分抽出手段は、被同期検波信号が一方と他方に分岐されており、一方の被同期検波信号を反転して反転信号を出力する反転手段と、他方の被同期検波信号と前記反転信号とを交互に選択して出力するスイッチと、を有し、前記オフセット値は、前記他方の被同期検波信号と前記反転信号の一方に加算されることを特徴としてもよい。
この角速度検出装置において、前記自己振動成分抽出手段の出力信号の温度による変動を補正する温度特性補正手段を含むことを特徴としてもよい。
この角速度検出装置において、前記振動子は、検出用基部から延出している連結腕と、前記連結腕に配置された駆動用基部から前記連結腕の延出方向と交差する方向に延出している駆動振動片と、前記検出用基部から前記連結腕の延出方向と交差する方向に延出している検出振動片と、を含むことを特徴としてもよい。
この角速度検出装置において、前記オフセット加算手段の出力信号を監視し判定する判定手段を含むことを特徴としてもよい。
本発明に係る故障判定システムは、上述の角速度検出装置と、前記角速度検出装置の出力信号が入力され、前記角速度検出装置の出力信号を監視する外部故障判定手段と、を含むことを特徴とする故障判定システムである。
(2)適用例に係る角速度検出装置用回路は、
駆動信号に基づいて励振振動する振動子に接続され、角速度を検出する角速度検出回路であって、
前記振動子から、コリオリの力に基づく角速度成分と、前記振動子の励振振動に基づく
自己振動成分とを含む検出信号が入力され、前記検出信号から前記自己振動成分を抽出する自己振動成分抽出手段と、
前記自己振動成分抽出手段の出力信号を積分する積分手段を含む直流変換手段と、
前記直流変換手段の出力信号にオフセット値を加えるオフセット加算手段とを含むことを特徴とする。
また、振動子から、角速度の大きさに応じた角速度成分と、励振振動に基づく自己振動成分と、を含む信号が入力され、前記信号から前記自己振動成分を抽出する自己振動成分抽出手段と、前記自己振動成分抽出手段の出力信号を積分する積分手段を含む直流変換手段と、前記直流変換手段の出力信号に、前記振動子が有する自己振動成分の大きさに応じたオフセット値を加えるオフセット加算手段と、を含むことを特徴としてもよい。
前記オフセット値を記憶する記憶手段を含み、
前記オフセット加算手段は、前記直流変換手段の出力信号に、前記記憶手段に記憶された前記オフセット値を加えてもよい。
駆動信号に基づいて励振振動する振動子に接続される角速度を検出する角速度検出回路であって、
前記振動子から、コリオリの力に基づく角速度成分と、前記振動子の励振振動に基づく自己振動成分とを含む検出信号が入力され、前記検出信号から前記自己振動成分を抽出する自己振動成分抽出手段と、
前記自己振動成分抽出手段の出力信号を積分する積分手段を含む直流変換手段と、
前記自己振動成分抽出手段の出力にオフセット値を加えるオフセット入力手段と、を含むことを特徴としてもよい。
また、振動子から、角速度の大きさに応じた角速度成分と、励振振動に基づく自己振動成分と、を含む信号が入力され、前記信号から前記自己振動成分を抽出する自己振動成分抽出手段と、前記自己振動成分抽出手段の出力信号を積分する積分手段を含む直流変換手段と、前記自己振動成分抽出手段の出力に、前記振動子が有する自己振動成分の大きさに応じたオフセット値を加えるオフセット加算手段と、を含むことを特徴としてもよい。
前記自己振動成分抽出手段は、被同期信号を反転して反転信号を出力する反転手段と、前記被同期信号と反転信号とを交互に選択して出力するスイッチと、を有し、
前記オフセット値は、前記被同期信号と反転信号の一方に加算されてもよい。
また、前記自己振動成分抽出手段は、被同期検波信号が一方と他方に分岐されており、一方の被同期検波信号を反転して反転信号を出力する反転手段と、他方の被同期検波信号と前記反転信号とを交互に選択して出力するスイッチと、を有し、前記オフセット値は、前記他方の被同期検波信号と前記反転信号の一方に加算されることを特徴としてもよい。
前記オフセット加算手段又は前記直流変換手段の出力信号に基づいて角速度検出装置の故障の有無を判定する自己故障判定手段を含んでもよい。
前記オフセット加算手段又は前記直流変換手段の出力信号を出力する出力端子を含んでもよい。
また、前記直流変換手段は、前記積分手段の前段と後段の少なくとも一方に信号の増幅率を調整できる可変増幅手段を含むことを特徴としてもよい。
また、前記直流変換手段の出力信号の温度による変動を補正する温度特性補正手段を含むことを特徴としてもよい。
また、前記振動子は、検出用基部から延出している連結腕と、前記連結腕に配置された駆動用基部から前記連結腕の延出方向と交差する方向に延出している駆動振動片と、前記検出用基部から前記連結腕の延出方向と交差する方向に延出している検出振動片と、を含むことを特徴としてもよい。
振動子と、前記振動子に接続され、角速度を検出する角速度検出回路とを有する角速度検出装置であって、
前記振動子は、駆動信号に基づいて励振振動し、回転運動と前記励振振動とによって生じるコリオリの力を得て、前記コリオリの力に基づく角速度成分と、前記励振振動に基づく励振振動成分と、を含む検出信号を出力し、
前記角速度検出回路は、前記検出信号が入力され、前記検出信号から前記自己振動成分を抽出する自己振動成分抽出手段と、前記自己振動成分抽出手段の出力信号を積分する積分手段を含む直流変換手段と、前記直流変換手段の出力信号にオフセット値を加えるオフセット加算手段と、を含むことを特徴とする。
また、角速度の大きさに応じた角速度成分と、励振振動に基づく自己振動成分と、を含む信号を発生させる振動子と、前記信号が入力され、前記信号から前記自己振動成分を抽出する自己振動成分抽出手段と、前記自己振動成分抽出手段の出力信号を積分する積分手段を含む直流変換手段と、前記直流変換手段の出力信号に、前記振動子が有する自己振動成分の大きさに応じたオフセット値を加えるオフセット加算手段と、を含むことを特徴としてもよい。
また、前記オフセット値を記憶する記憶手段を含み、前記オフセット加算手段は、前記記憶手段に記憶された前記オフセット値を前記直流変換手段の出力信号に加えることを特徴としてもよい。
振動子と、前記振動子に接続され、角速度を検出する角速度検出回路とを有する角速度検出装置であって、
前記振動子は、駆動信号に基づいて励振振動し、回転運動と前記励振振動とによって生じるコリオリの力を得て、前記コリオリの力に基づく角速度成分と、前記励振振動に基づく励振振動成分と、を含む検出信号を出力し、
前記角速度検出回路は、前記検出信号が入力され、前記検出信号から前記自己振動成分を抽出する自己振動成分抽出手段と、前記自己振動成分抽出手段の出力信号を積分する積分手段を含む直流変換手段と、前記自己振動成分抽出手段の出力にオフセット値を加えるオフセット入力手段と、を含むことを特徴としてもよい。
また、角速度の大きさに応じた角速度成分と、励振振動に基づく自己振動成分と、を含む信号を発生させる振動子と、前記信号が入力され、前記信号から前記自己振動成分を抽出する自己振動成分抽出手段と、前記自己振動成分抽出手段の出力信号を積分する積分手段を含む直流変換手段と、前記自己振動成分抽出手段の出力に、前記振動子が有する自己振動成分の大きさに応じたオフセット値を加えるオフセット入力手段と、を含むことを特徴としてもよい。
また、前記自己振動成分抽出手段は、被同期検波信号が一方と他方に分岐されており、
一方の被同期検波信号を反転して反転信号を出力する反転手段と、他方の被同期検波信号と前記反転信号とを交互に選択して出力するスイッチと、を有し、前記オフセット値は、前記他方の被同期検波信号と前記反転信号の一方に加算されることを特徴としてもよい。
また、前記オフセット加算手段又は前記直流変換手段の出力信号に基づいて角速度検出装置の故障の有無を判定する自己故障判定手段を含むことを特徴としてもよい。
また、前記オフセット加算手段又は前記直流変換手段の出力信号を出力する出力端子を含むことを特徴としてもよい。
また、前記直流変換手段は、前記積分手段の前段と後段の少なくとも一方に信号の増幅率を調整できる可変増幅手段を含むことを特徴としてもよい。
また、前記直流変換手段の出力信号の温度による変動を補正する温度特性補正手段を含むことを特徴としてもよい。
また、前記振動子は、検出用基部から延出している連結腕と、前記連結腕に配置され
た駆動用基部から前記連結腕の延出方向と交差する方向に延出している駆動振動片と、前記検出用基部から前記連結腕の延出方向と交差する方向に延出している検出振動片と、を含むことを特徴としてもよい。
また、適用例に係る故障判定システムは、前記角速度検出装置の出力信号が入力され、前記角速度検出装置の故障の有無を判定する外部故障判定手段と、を含むことを特徴としてもよい。
図1は、本実施の形態に係る角速度検出装置の一例を示す回路ブロック図である。
振動子10は、駆動振動端子13、14から入力される駆動信号に基づいて励振振動し、励振振動した状態において、角速度運動が働くと、コリオリの力を得る。そして、振動子10は、コリオリの力に基づく角速度成分と、励振振動に基づく励振振動成分を含む検出信号を出力する。ここで、励振振動成分とコリオリ力に基づく角速度成分とは90°位
相がずれている。
角速度検出回路は、駆動回路20と検出回路30を含む。検出用振動片12には検出端子15及び16と接地端子17が設けられ、検出端子15及び16は検出回路30に接続されている。検出端子15及び16からは、互いに逆位相の検出信号が出力されるように構成されている。
3(G)は、図1に示す回路ブロック図内の各点(A)〜(G)において、検出信号の自己振動成分に着目した場合のタイミングチャートである。横軸は時間、縦軸は電圧を表す。
コンパレータ24が出力する方形波電圧信号(図2(B))を基に、検出信号増幅部31の出力信号を同期検波することにより角速度成分を抽出する。同期検波回路321で抽出された角速度成分信号は、AC増幅器325で増幅され、積分回路322で積分された後、DC増幅器323で増幅され、出力端子324から直流電圧信号として出力される。
された後の信号は、図3(C)に示すように、図3(A)に示すフィードバック信号よりも位相が90度進んだ信号となる。
めた角速度検出回路を実現することができる。
本実施の形態に係る角速度検出回路5は、さらに、オフセット加算手段342の出力信号Vout1に基づいて角速度検出装置1の故障の有無を判定する自己故障判定手段338を含んでもよい。自己故障判定手段338は、オフセット加算手段342の出力信号Vout1が上限基準値を上回った場合や下限基準値を下回った場合に、振動子10に故障があるものと判定し、判定結果に基づく出力信号を出力する。図1に示す回路ブロック図においては、出力端子341を介して角速度検出装置1の外部に出力信号を出力している。角速度検出回路5が自己故障判定手段338を含むことにより、角速度検出装置1自身が振動子10に故障があるか否かを判定することができる。
t1を出力する出力端子340を含んでもよい。オフセット加算手段342の出力信号Vout1を角速度検出回路5の外部に出力することにより、角速度検出装置1の外部において、より詳細な故障判定が可能になる。例えば、角速度検出装置1の大きさなどの制約により角速度検出装置1の内部ではできない複雑な演算処理を、角速度検出装置1の外部に設けられたマイコンなどによって行うことにより、より詳細な故障判定が可能になる。
図6は、本実施の形態に係る故障判定システムの一例を示す回路ブロック図である。
駆動用振動片(駆動振動腕)、12 検出用振動片(検出振動腕)、13,14 駆動端子、15,16 検出端子、17 接地端子、20 駆動回路、21 電流電圧変換器、22 AC増幅器、23 自動利得制御回路、24 コンパレータ、41,42 駆動電極、43,48 幅広部、44 駆動用基部、45 連結腕、46,47 検出電極、49 検出用基部、30 検出回路、31 検出信号増幅部、32 角速度信号抽出部、33 自己振動成分抽出部、311,312 チャージアンプ、313 差動増幅器、314 AC増幅器、321 同期検波回路、322 積分回路、323 DC増幅器、324 出力端子、331 自己振動成分抽出手段、332 直流変換手段、333 温度特性補正手段、334 移相器、335 同期検波回路、336 積分回路、337 記憶手段、338 自己故障判定手段、339 DC増幅器、340,341 出力端子、342 オフセット加算手段、343 AC増幅器、351 オフセット入力端子、35
7 反転アンプ、358,359 スイッチ、401 演算増幅器、402 D/Aコンバータ、403,404,405 抵抗、501,502,503 故障判定回路、504 OR回路、600 外部故障判定手段
Claims (20)
- 振動子から、角速度の大きさに応じた第1成分と、励振振動に基づく第2成分と、を含む信号が入力され、前記信号から前記第2成分を抽出する自己振動成分抽出手段と、
前記自己振動成分抽出手段の出力信号を積分する積分手段を含む直流変換手段と、
前記直流変換手段の出力信号に、オフセット値を加えるオフセット加算手段と、
前記オフセット加算手段又は前記直流変換手段の出力信号を監視し判定する判定手段と、を含むことを特徴とする角速度検出装置用回路。 - 請求項1において、
前記オフセット値を記憶する記憶手段を含み、
前記オフセット加算手段は、前記直流変換手段の出力信号に、前記記憶手段に記憶された前記オフセット値を加えることを特徴とする角速度検出装置用回路。 - 請求項1または2において、
前記直流変換手段の出力信号の温度による変動を補正する温度特性補正手段を含むことを特徴とする角速度検出装置用回路。 - 請求項1乃至3のいずれか一項において、
前記振動子は、検出用基部から延出している連結腕と、前記連結腕に配置された駆動用基部から前記連結腕の延出方向と交差する方向に延出している駆動振動片と、前記検出用基部から前記連結腕の延出方向と交差する方向に延出している検出振動片と、を含むことを特徴する角速度検出装置用回路。 - 振動子から、角速度大きさに応じた第1成分と、励振振動に基づく第2成分と、を含む信号が入力され、前記信号から前記第2成分を抽出する自己振動成分抽出手段と、
前記自己振動成分抽出手段の出力信号に、オフセット値を加えるオフセット加算手段と、を含むことを特徴とする角速度検出装置用回路。 - 請求項5において、
前記自己振動成分抽出手段は、被同期検波信号が一方と他方に分岐されており、一方の被同期検波信号を反転して反転信号を出力する反転手段と、他方の被同期検波信号と前記反転信号とを交互に選択して出力するスイッチと、を有し、
前記オフセット値は、前記他方の被同期検波信号と前記反転信号の一方に加算されることを特徴とする角速度検出装置用回路。 - 請求項5または6において、
前記自己振動成分抽出手段の出力信号の温度による変動を補正する温度特性補正手段を含むことを特徴とする角速度検出装置用回路。 - 請求項5乃至7のいずれか一項において、
前記振動子は、検出用基部から延出している連結腕と、前記連結腕に配置された駆動用基部から前記連結腕の延出方向と交差する方向に延出している駆動振動片と、前記検出用基部から前記連結腕の延出方向と交差する方向に延出している検出振動片と、を含むことを特徴とする角速度検出装置用回路。 - 請求項5乃至8のいずれか一項において、
前記オフセット加算手段の出力信号を監視し判定する判定手段を含むことを特徴とする角速度検出装置用回路。 - 角速度の大きさに応じた第1成分と、励振振動に基づく第2成分と、を含む信号を発生させる振動子と、
前記信号が入力され、前記信号から前記第2成分を抽出する自己振動成分抽出手段と、
前記自己振動成分抽出手段の出力信号を積分する積分手段を含む直流変換手段と、
前記直流変換手段の出力信号に、オフセット値を加えるオフセット加算手段と、
前記オフセット加算手段又は前記直流変換手段の出力信号を監視し判定する判定手段と、を含むことを特徴とする角速度検出装置。 - 請求項10において、
前記オフセット値を記憶する記憶手段を含み、
前記オフセット加算手段は、前記記憶手段に記憶された前記オフセット値を前記直流変換手段の出力信号に加えることを特徴とする角速度検出装置。 - 請求項10または11において、
前記直流変換手段の出力信号の温度による変動を補正する温度特性補正手段を含むことを特徴とする角速度検出装置。 - 請求項10乃至12において、
前記振動子は、検出用基部から延出している連結腕と、前記連結腕に配置された駆動用基部から前記連結腕の延出方向と交差する方向に延出している駆動振動片と、前記検出用基部から前記連結腕の延出方向と交差する方向に延出している検出振動片と、を含むことを特徴とする角速度検出装置。 - 請求項10乃至13のいずれか一項に記載の角速度検出装置と、
前記角速度検出装置の出力信号が入力され、前記角速度検出装置の出力信号を監視する外部故障判定手段と、を含むことを特徴とする故障判定システム。 - 角速度の大きさに応じた第1成分と、励振振動に基づく第2成分と、を含む信号を発生させる振動子と、
前記信号が入力され、前記信号から前記第2成分を抽出する自己振動成分抽出手段と、
前記自己振動成分抽出手段の出力信号に、オフセット値を加えるオフセット加算手段と、を含むことを特徴とする角速度検出装置。 - 請求項15において、
前記自己振動成分抽出手段は、被同期検波信号が一方と他方に分岐されており、一方の被同期検波信号を反転して反転信号を出力する反転手段と、他方の被同期検波信号と前記反転信号とを交互に選択して出力するスイッチと、を有し、
前記オフセット値は、前記他方の被同期検波信号と前記反転信号の一方に加算されることを特徴とする角速度検出装置。 - 請求項15または16において、
前記自己振動成分抽出手段の出力信号の温度による変動を補正する温度特性補正手段を含むことを特徴とする角速度検出装置。 - 請求項15乃至17のいずれか一項において、
前記振動子は、検出用基部から延出している連結腕と、前記連結腕に配置された駆動用基部から前記連結腕の延出方向と交差する方向に延出している駆動振動片と、前記検出用基部から前記連結腕の延出方向と交差する方向に延出している検出振動片と、を含むことを特徴する角速度検出装置。 - 請求項15乃至18のいずれか一項において、
前記オフセット加算手段の出力信号を監視し判定する判定手段を含むことを特徴とする角速度検出装置。 - 請求項15乃至19のいずれか一項に記載の角速度検出装置と、
前記角速度検出装置の出力信号が入力され、前記角速度検出装置の出力信号を監視する外部故障判定手段と、を含むことを特徴とする故障判定システム。
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